JP6663024B2 - 二酸化炭素供給装置 - Google Patents

Description

本開示は、二酸化炭素を蓄積し、温室に供給する二酸化炭素供給装置に関する。

特許文献１の二酸化炭素供給装置は、ゼオライト等といった二酸化炭素の吸着材が充填されたタンクを有する。そして、二酸化炭素供給装置は、園芸用施設を加温するボイラーからの排ガスを、タンクに流入させる。これにより、排ガスに含まれる二酸化炭素が吸着材に吸着し、二酸化炭素がタンクに蓄積される。一方、二酸化炭素供給装置は、外部の空気をタンクに流入させた後、園芸用施設に誘導する。空気がタンクを通過する際、吸着材に吸着している二酸化炭素は、空気と共にタンクの外部に流出する。このため、該二酸化炭素が園芸用施設に供給される。

特開２０１３−７４８８７号公報

ここで、二酸化炭素供給装置のタンク内部では、蓄積された二酸化炭素が不均一に分布する可能性がある。その結果、タンクから供給される二酸化炭素の濃度が不安定になる恐れがある。

安定した濃度で二酸化炭素を供給するのが望ましい。

本開示の一側面である二酸化炭素供給装置は、植物を栽培する温室を加温するための燃焼にて生じた排ガスに含まれる二酸化炭素を蓄積する。二酸化炭素供給装置は、少なくとも１つの吸着部と、蓄積流路と、供給流路と、制御部とを備える。少なくとも１つの吸着部は、排ガスに含まれる二酸化炭素を吸着させることで、二酸化炭素を蓄積する。また、蓄積流路は、排ガスを少なくとも１つの吸着部に誘導する。また、供給流路は、空気を少なくとも１つの吸着部に誘導すると共に、該吸着部を通過した空気を温室に誘導する。また、制御部は、排ガス及び空気の流れを制御する。

そして、制御部は、加温により生じた排ガスを、蓄積流路を介して少なくとも１つの吸着部を通過させることで、該排ガスに含まれる二酸化炭素を該吸着部に吸着させる。また、制御部は、空気を、供給流路を介して少なくとも１つの吸着部を通過させた後、温室に流入させることで、該吸着部に吸着している二酸化炭素を該空気に流出させて温室に供給する。

また、少なくとも１つの吸着部は、その外面に蓄積面と供給面とを有する。少なくとも１つの吸着部を通過する排ガスは、蓄積面を介して該吸着部の内部に流入した後、供給面を介して該吸着部の外部に流出する。また、少なくとも１つの吸着部を通過する空気は、供給面を介して該吸着部の内部に流入した後、蓄積面を介して該吸着部の外部に流出する。

上述した二酸化炭素の吸着部の外面において、吸着部に流入する排ガス又は空気が通過する部分を、流入面とし、吸着部から流出する排ガス又は空気が通過する部分を、流出面とする。また、二酸化炭素の蓄積時の流入面，流出面と、二酸化炭素の供給時の流入面，流出面が、それぞれ同一であるとする。そして、二酸化炭素の蓄積と供給とが、短周期で交互に行われたとする。この時、吸着部では、二酸化炭素が高濃度である高濃度部分と低濃度である低濃度部分とが、流入面から流出面にかけて多層状に分布する可能性がある。

そして、二酸化炭素の供給中、吸着部における高濃度部分及び低濃度部分は、空気の流入面から流出面に移動する。低濃度部分が該流出面に接している場合、吸着部から流出する二酸化炭素の濃度は低くなると考えられる。一方、高濃度部分が該流出面に接している場合、吸着部から流出する二酸化炭素の濃度は高くなると考えられる。このため、吸着部で高濃度部分及び低濃度部分が多層状に分布すると、吸着部から流出する二酸化炭素の濃度が不安定となる恐れがある。

これに対し、上記構成では、二酸化炭素の蓄積時は、蓄積面が排ガスの流入面に、供給面が排ガスの流出面になる。一方、二酸化炭素の供給時は、これとは反対に、供給面が空気の流入面に、蓄積面が空気の流出面になる。このため、仮に、二酸化炭素の蓄積と供給とが短周期で交互に行われたとしても、吸着部を、蓄積面側が高濃度部分であり、供給面側が低濃度部分である状態に維持することが可能となる。これにより、二酸化炭素の供給時に、吸着部の蓄積面から流出する二酸化炭素の濃度の変動を、抑制するこが可能となる。したがって、安定した濃度で二酸化炭素を供給することが可能となる。

また、上記構成において、二酸化炭素供給装置は、蓄積面センサと、供給面センサとをさらに備える。蓄積面センサは、蓄積面を介して少なくとも１つの吸着部に流入する排ガス、及び、蓄積面を介して該吸着部から流出する空気に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する。また、供給面センサは、供給面を介して少なくとも１つの吸着部から流出する排ガス、及び、供給面を介して該吸着部に流入する空気に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する。

このような構成によれば、蓄積面センサ及び供給面センサにより検出された二酸化炭素の濃度に基づき、吸着部における二酸化炭素の蓄積量を推定することが可能となる。
また、上記構成において、少なくとも１つの吸着部は、細長い形状を有し、外面における当該吸着部の両端をなす部分に、それぞれ、蓄積面と供給面とが設けられていても良い。

このような構成によれば、好適に吸着部に二酸化炭素を蓄積することが可能となる。また、吸着部に蓄積された二酸化炭素を、好適に外部に流出させることが可能となる。
また、上記構成において、二酸化炭素供給装置は、少なくとも１つの吸着部として、複数の吸着部を備えても良い。また、蓄積流路は、当該蓄積流路により誘導される排ガスを、複数の吸着部の各々における蓄積面に誘導するように分岐させる蓄積分岐区間を有しても良い。また、供給流路は、供給分岐区間と供給合流区間とを有しても良い。なお、供給分岐区間は、供給流路により誘導される空気を、複数の吸着部の各々における供給面に誘導するように分岐させる。また、供給合流区間は、複数の吸着部の各々における蓄積面を介して流出した空気を、温室に誘導するために合流させる。

そして、制御部は、加温により生じた排ガスを、蓄積流路を介して複数の吸着部の各々を通過させ、該排ガスに含まれる二酸化炭素をこれらの吸着部に吸着させても良い。また、制御部は、空気を、供給流路を介して、複数の吸着部の各々を通過させた後、温室に流入させることで、これらの吸着部に吸着している二酸化炭素を温室に供給しても良い。

このような構成によれば、二酸化炭素供給装置は、より多くの二酸化炭素を蓄積することが可能となる。

図１は、本実施形態の二酸化炭素供給装置のブロック図である。 図２Ａは、蓄積部の構成を示す説明図である。図２Ｂは、吸着部材の構成を示す説明図である。 図３Ａは、蓄積流路及び冷却流路の説明図である。図３Ｂは、高速供給流路及び低速供給流路の説明図である。 図４Ａは、蓄積制御及び供給制御の実行タイミング等の説明図である。図４Ｂは、供給制御処理の説明図である。 図５Ａは、蓄積制御と供給制御とにおける流入面及び流出面が同一である場合の、吸着部における二酸化炭素の高濃度部分及び低濃度部分の分布を示す説明図である。図５Ｂは、本実施形態の吸着部における二酸化炭素の高濃度部分及び低濃度部分の分布を示す説明図である。

１…二酸化炭素供給装置、２…温室、３…加温機、１０…流路制御部、３０…ブロア、４０…蓄積部、４１…吸着部材、４３…吸着部、４３ａ…蓄積面、４３ｂ…供給面、４５…蓄積面センサ、４６…供給面センサ、６０…冷却バルブ、６１…流入バルブ、６１…冷却バルブ、６２…第１室外バルブ、６３…第２室外バルブ、６４…第１室内バルブ、６５…第２室内バルブ、７０…加温機流路、７１…水タンク流路、７２…ブロア流路、７３…流入流路、７４…室外流路、７５…室内流路、７６…制御流路、７６ａ…蓄積区間、７６ｂ…蓄積分岐区間、７６ｃ…供給分岐区間、７６ｄ…供給区間、１００…蓄積流路、１０１…冷却流路、１０２…高速供給流路、１０３…低速供給流路、１０３ａ…バイパス流路。

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

［構成の説明］
図１における本実施形態の二酸化炭素供給装置１は、植物を栽培するための温室２に用いられる。具体的には、温室２は、施設園芸に用いられても良い。温室２には、植物の生長を促進するために温室２の室内（以後、単に室内と記載）を加温する加温機３が設けられる。加温機３は、夜間に、例えば灯油，重油等の燃料を燃焼させることで、室内を加温する。

二酸化炭素供給装置１は、夜間の加温機３による加温により生じた排ガスに含まれる二酸化炭素を蓄積する。そして、二酸化炭素供給装置１は、昼間に、蓄積された二酸化炭素を室内に供給する。これにより、室内の植物の光合成が促進される。

二酸化炭素供給装置１は、流路制御部１０と、第１，第２水タンク２０，２１と、ブロア３０と、蓄積部４０と、浄化部５０とを有する。
流路制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び、記憶装置等を有する周知のコンピュータを中心に構成されていても良い。なお、記憶装置とは、書き換え可能な不揮発性の記憶装置（例えば、ＨＤＤ等）であっても良い。流路制御部１０のＣＰＵは、記憶装置からＲＡＭにロードされたプログラムを実行することで、各種処理を行う。これにより、二酸化炭素供給装置１が制御される。なお、記憶装置及びＲＡＭは、非遷移的実態的記録媒体に相当する。また、流路制御部１０は、多数のデジタル回路等により構成されていても良い。そして、流路制御部１０は、ソフトウェアではなく、ハードウェアを用いて各種処理を実現しても良い。

また、流路制御部１０には、加温機３から着火信号が入力される。着火信号は、加温機３にて加温が行われているか否かを示す。また、流路制御部１０には、室内センサ２ａと、供給面センサと、蓄積面センサとから、濃度信号が入力される。室内センサ２ａは、室内における二酸化炭素の濃度を検出する。また、供給面センサ、及び、蓄積面センサは、二酸化炭素供給装置１の内部で二酸化炭素の濃度を検出する。そして、これらのセンサからの濃度信号は、該センサにて検出された二酸化炭素の濃度を示す。なお、供給面センサ及び蓄積面センサについては、後述する。

また、二酸化炭素供給装置１は、加温機流路７０と、水タンク流路７１と、ブロア流路７２と、流入流路７３と、室外流路７４と、室内流路７５と、制御流路７６とを有する。また、二酸化炭素供給装置１は、冷却バルブ６０と、流入バルブ６１と、第１，第２室外バルブ６２，６３と、第１，第２室内バルブ６４，６５とを有する。

加温機流路７０は、加温機３と第１水タンク２０とを繋ぐ。
また、水タンク流路７１は、温室２の室外（以後、単に室外と記載）と第１水タンク２０とを繋ぐ。水タンク流路７１には、冷却バルブ６０が設けられている。冷却バルブ６０は、水タンク流路７１を開閉する。

また、ブロア流路７２の一端を上流端部と記載し、他端を下流端部７２ａと記載する。ブロア流路７２は、上流端部が第２水タンク２１に繋がっている。また、ブロア流路７２には、ブロア３０が設けられている。

また、流入流路７３は、室外と、ブロア流路７２における分岐点とを繋ぐ。該分岐点は、ブロア流路７２における上流端部とブロア３０との間に設けられる。また、流入流路７３には、流入バルブ６１が設けられている。流入バルブ６１は、流入流路７３を開閉する。

また、室外流路７４は、その一端が、ブロア流路７２の下流端部７２ａに繋がっている。また、室外流路７４の他端は、室外に繋がっている。また、室外流路７４には、第１，第２室外バルブ６２，６３が設けられている。第１室外バルブ６２は、第２室外バルブ６３のブロア３０側に位置する。第１，第２室外バルブ６２，６３は、それぞれ、該バルブが設けられた位置で室外流路７４を開閉する。

また、室内流路７５は、その一端が、ブロア流路７２の下流端部７２ａに繋がっている。また、室内流路７５の他端は、室内に繋がっている。また、室内流路７５には、第１，第２室内バルブ６４，６５が設けられている。第１室内バルブ６４は、第２室内バルブ６５のブロア３０側に位置する。第１，第２室内バルブ６４，６５は、それぞれ、該バルブが設けられた位置で室内流路７５を開閉する。

また、制御流路７６は、室内流路７５と室外流路７４とを繋ぐ。より詳しくは、制御流路７６の一端は、室内流路７５における第１，第２室内バルブ６４，６５の間の分岐点に繋がる。また、制御流路７６の他端は、室外流路７４における第１，第２室外バルブ６２，６３の間の分岐点に繋がる。制御流路７６には、蓄積部４０と浄化部５０とが設けられている。蓄積部４０は、浄化部５０の室外流路７４側に配置される。

そして、ブロア３０が作動すると、ブロア流路７２に存在する気体が圧縮される。これにより、該気体は、上流端部から下流端部７２ａに向かってブロア流路７２を流下する。その結果、加温機３から排出された排ガスが、加温機流路７０から流入する。また、室外の空気が、流入流路７３又は水タンク流路７１から流入する。そして、排ガス又は空気は、各流路により、第１，第２水タンク２０，２１、浄化部５０、蓄積部４０、室内、又は、室外に誘導される。なお、ブロア３０に替えて、例えばファン等により、排ガス又は空気を流下させても良い。

第１，第２水タンク２０，２１は、排ガスの冷却及び中和を行う。第１，第２水タンク２０，２１には、アルカリ性の水溶液が蓄えられている。また、第１，第２水タンク２０，２１は、接続管により繋がっている。また、第１水タンク２０は、流路制御部１０からの指示に従い、加温機流路７０と水タンク流路７１とのうちのいずれかに接続する。第１水タンク２０に接続された流路から、排ガス又は空気が第１水タンク２０に流入する。

加温機流路７０により誘導される排ガスは、第１水タンク２０に流入すると、第１水タンク２０に蓄えられた水溶液の中を通過する。これにより、排ガスが冷却される。また、第１水タンク２０を通過した排ガスは、接続管を介して第２水タンク２１に流入し、第２水タンク２１に蓄えられた水溶液の中を通過する。これにより、排ガスがさらに冷却される。また、排ガスが第１，第２水タンク２０，２１を通過する際に、排ガスに含まれる硫黄酸化物等が中和される。

また、水タンク流路７１により誘導される空気も、同様にして、第１，第２水タンク２０，２１を通過する。これにより、第１，第２水タンク２０，２１に蓄えられた水溶液が冷却される。

また、第２水タンク２１は、流路制御部１０からの指示に従い、ブロア流路７２と接続するか否かを切り替える。第２水タンク２１がブロア流路７２と接続している場合、第２水タンク２１を通過した排ガス又は空気は、ブロア流路７２に流入する。一方、第２水タンク２１がブロア流路７２と接続していない場合、該排ガス又は空気は、ブロア流路７２に流入しない。

蓄積部４０は、排ガスに含まれる二酸化炭素を蓄積する。蓄積部４０に蓄積された二酸化炭素は、室内に供給される。なお、蓄積部４０の詳細については、後述する。
浄化部５０は、植物の育成に悪影響を及ぼす有害物質（例えば、硫黄酸化物，窒素酸化物等）を、排ガスから除去する。具体的には、例えば、浄化部５０は、粒状活性炭を含むフィルタ等を有していても良い。そして、浄化部５０は、浄化部５０を通過する排ガスに含まれる有害物質を粒状活性炭に吸着させることで、有害物質を除去しても良い。

［蓄積部の説明］
次に、図２Ａにより、蓄積部４０の構成について説明する。蓄積部４０は、複数の吸着部材４１と、蓄積面センサ４５と、供給面センサ４６とを有する。本実施形態では、一例として、蓄積部４０は４つの吸着部材４１を有する。これらの吸着部材４１は、制御流路７６に並列に配置される。なお、蓄積部４０は、１つの吸着部材を有していても良い。

図２Ｂに示すように、４つの吸着部材４１の各々は、直線状に延びる細長い形状の容器４２を有する。本実施形態では、容器４２の外面の形状は、一例として円柱状になっている。しかし、容器４２の外面の形状は、例えば、多角形柱状等であっても良い。容器４２の外面は、排ガス及び空気等の気体を通過させない非透過性の材料により構成されている。また、容器４２の両端は、それぞれ、制御流路７６に繋がっている。

容器４２は、その内部に、容器４２と同様の細長い形状の空間である配置領域を有する。配置領域は、容器４２の側面に接し、且つ、容器４２の端部との間に端部空間４２ｃ，４２ｄを有した状態で設けられる。配置領域の両端は、蓋部４２ａ，４２ｂにより塞がれている。蓋部４２ａ，４２ｂは、排ガス及び空気等の気体を通過させる透過性の材料により構成されている。そして、配置領域には、二酸化炭素を吸着させる吸着部４３が配置される。吸着部４３とは、例えば、配置領域に充填された、粉状又は粒状の二酸化炭素の吸着材の集合体であっても良い。一例として、吸着材とは、活性炭であっても良い。この他にも、吸着材とは、例えば、ゼオライト等であっても良い。

ここで、吸着部４３の外面には、蓄積面４３ａ及び供給面４３ｂが設けられる。蓄積面４３ａ及び供給面４３ｂは、それぞれ、吸着部４３の両端をなす部分である。蓄積面４３ａは蓋部４２ａに接し、供給面４３ｂは蓋部４２ｂに接する。

また、制御流路７６は、蓄積区間７６ａと、蓄積分岐区間７６ｂと、供給分岐区間７６ｃと、供給区間７６ｄとを有する。
蓄積区間７６ａは、その一端が、浄化部５０に繋がっている。また、蓄積分岐区間７６ｂは、その一端が、蓄積区間７６ａの他端に繋がっている。蓄積分岐区間７６ｂは、１又は複数の分岐点を有しており、蓄積区間７６ａの他端と、４つの吸着部材４１の各々における蓄積面４３ａ側の端部とを繋ぐ。

また、供給区間７６ｄは、その一端が、室外流路７４に繋がっている。また、供給分岐区間７６ｃは、その一端が、供給区間７６ｄの他端に繋がっている。供給分岐区間７６ｃは、１又は複数の分岐点を有しており、供給区間７６ｄの他端と、４つの吸着部材４１の各々における供給面４３ｂ側の端部とを繋ぐ。

そして、蓄積部４０による二酸化炭素の蓄積は、以下のようにして行われる。すなわち、浄化部５０を通過した排ガスは、蓄積区間７６ａを経て蓄積分岐区間７６ｂに流入する。その後、該排ガスは、蓄積分岐区間７６ｂにより４つの吸着部材４１の各々に誘導され、各吸着部材４１を通過する。さらにその後、該排ガスは、供給分岐区間７６ｃ及び供給区間７６ｄを経て室外流路７４に流入する。

排ガスは、各吸着部材４１を通過する際、蓄積面４３ａ側の端部から容器４２の内部に流入する。そして、該排ガスは、端部空間４２ｃ及び蓋部４２ａを通過し、蓄積面４３ａを介して吸着部４３の内部に流入する。該排ガスは、吸着部４３を、蓄積面４３ａから供給面４３ｂに向かって流下する。この時、該排ガスに含まれる二酸化炭素が、吸着部４３（換言すれば、吸着部４３を構成する吸着材）に吸着する。これにより、二酸化炭素が吸着部４３に蓄積される。その後、該排ガスは、供給面４３ｂを介して吸着部４３の外部に流出する。そして、排ガスは、蓋部４２ｂ及び端部空間４２ｄを通過し、供給分岐区間７６ｃに流入する。

一方、蓄積部４０からの二酸化炭素の供給は、以下のようにして行われる。すなわち、室外流路７４から供給区間７６ｄに流入した空気は、供給区間７６ｄを経て供給分岐区間７６ｃに流入する。該空気は、供給分岐区間７６ｃにより４つの吸着部材４１の各々に誘導され、各吸着部材４１を通過する。そして、該空気は、蓄積分岐区間７６ｂ及び蓄積区間７６ａを経て浄化部５０に流入する。

空気は、各吸着部材４１を通過する際、供給面４３ｂ側の端部から容器４２の内部に流入する。そして、該空気は、端部空間４２ｄ及び蓋部４２ｂを通過し、供給面４３ｂを介して吸着部４３の内部に流入する。該空気は、吸着部４３を、供給面４３ｂから蓄積面４３ａに向かって流下する。この時、吸着部４３（換言すれば、吸着部４３を構成する吸着材）に吸着している二酸化炭素が、該空気に流出する。これにより、該空気の二酸化炭素の濃度が高くなる。その後、該空気は、蓄積面４３ａを介して吸着部４３の外部に流出する。そして、該空気は、蓋部４２ａ及び端部空間４２ｃを通過し、蓄積分岐区間７６ｂに流入する。該空気を室内に誘導することで、蓄積部４０に蓄積されていた二酸化炭素が室内に供給される。

つまり、蓄積部４０は、機械的な加圧及び加熱を伴わずに、吸着部４３と排ガス又は空気とを単に接触させることで、二酸化炭素の蓄積及び供給を行う。しかしながら、蓄積部４０は、例えば、圧力スイング法等のように、機械的な加圧を伴った方法により、二酸化炭素の蓄積及び供給を行っても良い。また、蓄積部４０は、加熱を伴って二酸化炭素の蓄積及び供給を行っても良い。このような場合、二酸化炭素を蓄積する部材として、例えば、リチウム複合酸化物が用いられても良い。

また、蓄積部４０は、上述した蓄積面センサ４５及び供給面センサ４６を有する。
蓄積面センサ４５は、蓄積面４３ａ側から各吸着部材４１に流入する気体、及び、各吸着部材４１の蓄積面４３ａ側から流出した気体に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する。蓄積面センサ４５は、蓄積区間７６ａに設けられる。なお、蓄積面センサ４５は、蓄積分岐区間７６ｂに設けられていても良い。また、蓄積面センサ４５は、蓄積区間７６ａと蓄積分岐区間７６ｂとの接続箇所、又は、該接続箇所の付近に配置されるのが好適である。

また、供給面センサ４６は、供給面４３ｂ側から各吸着部材４１に流入する気体、及び、各吸着部材４１の供給面４３ｂ側から流出した気体に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する。供給面センサ４６は、供給区間７６ｄに設けられる。なお、供給面センサ４６は、供給分岐区間７６ｃに設けられていても良い。また、供給面センサ４６は、供給区間７６ｄと供給分岐区間７６ｃとの接続箇所、又は、該接続箇所の付近に配置されるのが好適である。

［動作の説明］
二酸化炭素供給装置１の流路制御部１０は、蓄積制御と、冷却制御と、供給制御とを行う。なお、供給制御として、高速供給制御と低速供給制御との２種類が設けられている。そして、流路制御部１０は、これらの制御を組み合わせることで、二酸化炭素の蓄積及び供給を行う。まず、これらの制御の内容について説明する。

（１）各制御の説明
蓄積制御では、加温機３からの排ガスに含まれる二酸化炭素が、蓄積部４０に蓄積される。蓄積制御の際、流路制御部１０は、第２室外バルブ６３と、第１室内バルブ６４とを開放する。また、流路制御部１０は、冷却バルブ６０と、流入バルブ６１と、第１室外バルブ６２と、第２室内バルブ６５とを閉鎖する。また、流路制御部１０は、第１水タンク２０を、加温機流路７０に繋がった状態とする。また、流路制御部１０は、第２水タンク２１を、ブロア流路７２に繋がった状態とする。これにより、図３Ａの蓄積流路１００が形成される。

そして、流路制御部１０は、ブロア３０を作動させることで、加温機３からの排ガスを蓄積流路１００に沿って流下させる。この時、排ガスは、第１，第２水タンク２０，２１と、浄化部５０と、蓄積部４０とを順次通過する。その後、排ガスは、室外に流出する。

排ガスは、第１，第２水タンク２０，２１を通過する際に、冷却及び中和がなされる。また、排ガスは、浄化部５０を通過する際に、有害物質が除去される。また、排ガスが蓄積部４０を通過する際に、該排ガスに含まれる二酸化炭素が蓄積部４０に蓄積される。

また、冷却制御では、第１，第２水タンク２０，２１に蓄えられた水溶液が冷却される。冷却制御の際、流路制御部１０は、冷却バルブ６０と、第１，第２室外バルブ６２，６３とを開放する。また、流路制御部１０は、流入バルブ６１と、第１，第２室内バルブ６４，６５とを閉鎖する。また、流路制御部１０は、第１水タンク２０を、水タンク流路７１に繋がった状態とする。また、流路制御部１０は、第２水タンク２１を、ブロア流路７２に繋がった状態とする。これにより、図３Ａの冷却流路１０１が形成される。

そして、流路制御部１０は、ブロア３０を作動させることで、室外の空気を水タンク流路７１から流入させ、該空気を冷却流路１０１に沿って流下させる。この時、該空気は、第１，第２水タンク２０，２１を通過する。その後、該空気は、室外に流出する。

室外の空気が第１，第２水タンク２０，２１を通過することで、第１，第２水タンク２０，２１に蓄えられた水溶液が冷却される。なお、室内の空気を水タンク流路７１から流入させることで、冷却制御が行われても良い。また、冷却に用いられた空気を、室内に流出させても良い。

また、高速供給制御及び低速供給制御では、蓄積部４０に蓄積された二酸化炭素が、室内に供給される。なお、高速供給制御は、低速供給制御に比べて早いペースで二酸化炭素が供給される。

高速供給制御の際、流路制御部１０は、流入バルブ６１と、第１室外バルブ６２と、第２室内バルブ６５とを開放する。また、流路制御部１０は、冷却バルブ６０と、第２室外バルブ６３と、第１室内バルブ６４とを閉鎖する。また、流路制御部１０は、第２水タンク２１を、ブロア流路７２に繋がっていない状態とする。これにより、図３Ｂの高速供給流路１０２が形成される。

そして、流路制御部１０は、ブロア３０を作動させることで、室外の空気を流入流路７３から流入させ、該空気を高速供給流路１０２に沿って流下させる。この時、該空気は、蓄積部４０と浄化部５０とを順次通過し、室内に流入する。

一方、低速供給制御の際、流路制御部１０は、流入バルブ６１と、第１室外バルブ６２と、第１，第２室内バルブ６４，６５とを開放する。また、流路制御部１０は、冷却バルブ６０と、第２室外バルブ６３とを閉鎖する。また、流路制御部１０は、第２水タンク２１を、ブロア流路７２に繋がっていない状態とする。これにより、図３Ｂの低速供給流路１０３が形成される。なお、低速供給流路１０３は、高速供給流路１０２に対し、バイパス流路１０３ａを加えた構成となっている。

そして、流路制御部１０は、ブロア３０を作動させることで、室外の空気を流入流路７３から流入させ、該空気を低速供給流路１０３に沿って流下させる。この時、該空気は、ブロア流路７２の下流端部７２ａで分岐する。該空気の一部は、蓄積部４０と浄化部５０とを順次通過し、室内に流出する。一方、該空気の残りは、蓄積部４０及び浄化部５０を通過することなく、バイパス流路１０３ａを通って室内に流入する。

高速供給制御の際は、室外から流入した空気は、全て蓄積部４０を通過する。一方、低速供給制御の際は、該空気の一部が蓄積部４０を通過する。また、該空気の残りは、蓄積部４０を通過すること無く、バイパス流路１０３ａを通過する。このため、低速供給制御では、高速供給制御に比べ、蓄積部４０を通過する空気の量が少なくなる。換言すれば、空気が蓄積部４０を通過する際の圧力が小さくなる。したがって、低速供給制御の際は、高速供給制御に比べ、より遅いペースで蓄積部４０から二酸化炭素が流出する。また、蓄積部４０を通過した空気は、バイパス流路１０３ａを通過した空気と合流した後に室内に流入する。このため、低速供給制御の際は、高速供給制御に比べ、より低濃度の二酸化炭素が室内に供給される。

（２）供給制御処理の説明
上述したように、加温機３は夜間に室内を加温する。具体的には、加温は、例えば、夕方から朝にかけての加温期間にわたって行われても良い。二酸化炭素供給装置１は、加温期間に蓄積制御を行うことで、加温により生じた排ガスに含まれる二酸化炭素を蓄積部４０に蓄積する。一方、朝から夕方にかけての非加温期間では、加温機３による加温が行われない。二酸化炭素供給装置１は、非加温期間に供給制御を行うことで、蓄積部４０に蓄積された二酸化炭素を室内に供給する。

しかし、蓄積部４０に蓄積された二酸化炭素の量が上限に達すると、蓄積部４０での二酸化炭素の蓄積が不可能となる。このため、図４Ａに示すように、二酸化炭素供給装置１は、加温期間に開始条件が充足されると、継ぎ足し処理を開始する。なお、開始条件とは、蓄積部４０における二酸化炭素の蓄積量が予め定められた水準に達するという条件である。具体的には、開始条件とは、二酸化炭素の蓄積量が、予め定められた開始閾値以上となるという条件である。なお、開始閾値とは、蓄積部４０における二酸化炭素の蓄積量の上限値であっても良いし、上限値をやや下回る値であっても良い。

継ぎ足し処理では、供給制御と蓄積制御とが交互に行われる。その結果、加温期間に蓄積部４０に蓄積される二酸化炭素の総量、及び、蓄積部４０から室内に供給される二酸化炭素の総量が増加する。

二酸化炭素の蓄積及び供給を行う一連の処理は、流路制御部１０が供給制御処理を実行することで実現される。以下では、図４Ｂにより、供給制御処理について説明する。なお、供給制御処理は、二酸化炭素供給装置１の作動中、流路制御部１０により周期的に実行される。

Ｓ２００では、流路制御部１０は、着火信号に基づき、加温機３による加温が行われているか否かを判定する。そして、流路制御部１０は、肯定判定が得られた場合には（Ｓ２００：Ｙｅｓ）、Ｓ２０５に移行し、否定判定が得られた場合には（Ｓ２００：Ｎｏ）、Ｓ２１０に移行する。

Ｓ２０５では、流路制御部１０は、蓄積部４０における二酸化炭素の蓄積量に基づき、蓄積制御と供給制御とのうちのどちらを行うかを決定する。二酸化炭素の蓄積量は、蓄積部４０に設けられた蓄積面センサ４５及び供給面センサ４６の検出結果に基づき検出される。

蓄積制御が行われている場合、蓄積面センサ４５により、蓄積部４０を通過する前の排ガスの二酸化炭素濃度（以後、通過前の排ガス濃度と記載）が検出される。また、この場合、供給面センサ４６により、蓄積部４０を通過した後の排ガスの二酸化炭素濃度（以後、通過後の排ガス濃度と記載）が検出される。流路制御部１０は、通過後の排ガス濃度から通過前の排ガス濃度を減算した値（以後、排ガス濃度減算値と記載）に基づき、二酸化炭素の蓄積量を推定する。該値が大きくなるに従い、二酸化炭素の蓄積量がより多いと推定される。なお、流路制御部１０は、通過前の排ガス濃度を考慮すること無く、通過後の排ガス濃度に基づき二酸化炭素の蓄積量を推定しても良い。この場合、通過後の排ガス濃度が大きくなるに従い、二酸化炭素の蓄積量がより多いと推定される。

一方、供給制御が行われている場合、供給面センサ４６により、蓄積部４０を通過する前の空気の二酸化炭素濃度（以後、通過前の空気濃度と記載）が検出される。また、この場合、蓄積面センサ４５により、蓄積部４０を通過した後の空気の二酸化炭素濃度（以後、通過後の空気濃度と記載）が検出される。流路制御部１０は、通過後の空気濃度から通過前の空気濃度を減算した値（以後、空気濃度減算値と記載）に基づき、二酸化炭素の蓄積量を推定する。該値が大きくなるに従い、二酸化炭素の蓄積量がより多いと推定される。なお、流路制御部１０は、通過前の空気濃度を考慮すること無く、通過後の空気濃度に基づき二酸化炭素の蓄積量を推定しても良い。この場合、通過後の空気濃度が大きくなるに従い、二酸化炭素の蓄積量がより多いと推定される。

そして、加温期間の開始後、継ぎ足し処理が開始されるまでの期間は、流路制御部１０は、二酸化炭素の蓄積量に基づき、上述した開始条件が充足されたか否かを判定する。具体的には、流路制御部１０は、排ガス濃度減算値又は通過後の排ガス濃度が、予め定められた閾値を上回った場合には、開始条件が充足されたと判定しても良い。開始条件が充足されていない場合、流路制御部１０は、Ｓ２１５に移行し、蓄積制御を継続する。一方、開始条件が充足された場合、流路制御部１０は、継ぎ足し処理を開始する。すなわち、流路制御部１０は、Ｓ２１０に移行し、蓄積制御を終了して供給制御を実行する。

一方、継ぎ足し処理の実行中は、流路制御部１０は、二酸化炭素の蓄積量に基づき、蓄積制御と供給制御とを切り替えるか否かを判定する。ここで、二酸化炭素の蓄積量が予め定められた蓄積閾値未満となるという条件を、蓄積切替条件と記載する。また、二酸化炭素の蓄積量が予め定められた供給閾値以上となるという条件を、供給切替条件と記載する。なお、蓄積閾値＜開始閾値、且つ、蓄積閾値＜供給閾値となる。また、供給閾値は、開始閾値と同じ値、又は、開始閾値と同程度の値であっても良い。

継ぎ足し処理において供給制御が行われている場合、流路制御部１０は、蓄積切替条件が充足されたか否かを判定する。そして、肯定判定が得られた場合には、流路制御部１０は、Ｓ２１５に移行し、供給制御を終了して蓄積制御を実行する。一方、否定判定が得られた場合には、流路制御部１０は、Ｓ２１０に移行し、供給制御を継続する。

これに対し、継ぎ足し処理において蓄積制御が行われている場合、流路制御部１０は、供給切替条件が充足されたか否かを判定する。そして、肯定判定が得られた場合には、流路制御部１０は、Ｓ２１０に移行し、蓄積制御を終了して供給制御を実行する。一方、否定判定が得られた場合には、流路制御部１０は、Ｓ２１５に移行し、供給制御を継続する。

なお、流路制御部１０は、排ガス濃度減算値或いは通過後の排ガス濃度、又は、空気濃度減算値或いは通過後の空気濃度と予め定められた閾値とを比較することで、蓄積切替条件及び供給切替条件が充足されたか否かを判定しても良い。

Ｓ２１０では、流路制御部１０は、供給制御を実行し、本処理を終了する。ここで、非加温期間には、供給制御の種類は、室内の二酸化炭素の濃度に応じて定められても良い。具体的には、室内の二酸化炭素の濃度が予め定められた室内閾値以上の場合には、低速供給制御が行われても良い。一方、室内の二酸化炭素の濃度が室内閾値未満の場合には、高速供給制御が行われても良い。これにより、室内の二酸化炭素の濃度を、植物の育成に好適な濃度に保つことが可能となる。なお、室内の二酸化炭素の濃度は、室内センサ２ａにより検出される。

また、継ぎ足し処理の実行中には、高速供給制御が常時行われても良い。無論、これに限らず、低速供給制御が常時行われても良い。また、例えば、非加温期間と同様にして、高速供給制御又は低速供給制御が行われても良い。

Ｓ２１５では、流路制御部１０は、蓄積制御を実行し、本処理を終了する。なお、流路制御部１０は、第１，第２水タンクに蓄えられた水溶液が高温である場合には、蓄積制御に替えて、冷却制御を行っても良い。そして、流路制御部１０は、該水溶液の温度が十分に低下した後に、蓄積制御を行っても良い。

［効果］
（１）本実施形態の吸着部４３と同様に構成された図５Ａの吸着部３００の外面において、吸着部３００に流入する排ガス又は空気が通過する部分を、流入面３０１とし、吸着部３００から流出する排ガス又は空気が通過する部分を、流出面３０２とする。また、蓄積制御での流入面３０１，流出面３０２と、供給制御での流入面３０１，流出面３０２とが、それぞれ同一であるとする。そして、蓄積制御と供給制御とが、短周期で交互に行われたとする。この時、吸着部３００では、二酸化炭素が高濃度である高濃度部分３０３と低濃度である低濃度部分３０４とが、流入面３０１から流出面３０２にかけて多層状に分布する可能性がある。

そして、供給制御中、吸着部３００における高濃度部分３０３及び低濃度部分３０４は、空気の流入面３０１から流出面３０２に移動する。低濃度部分３０４が該流出面３０２に接している場合、吸着部３００から流出する二酸化炭素の濃度は低くなると考えられる。一方、高濃度部分３０３が該流出面３０２に接している場合、吸着部３００から流出する二酸化炭素の濃度は高くなると考えられる。このため、吸着部３００で高濃度部分３０３及び低濃度部分３０４が多層状に分布すると、吸着部３００から流出する二酸化炭素の濃度が不安定となる恐れがある。

これに対し、図５Ｂに示されているように、本実施形態では、蓄積制御の際、吸着部４３の蓄積面４３ａが排ガスの流入面に、供給面４３ｂが排ガスの流出面になる。一方、供給制御の際は、これとは反対に、供給面４３ｂが空気の流入面に、蓄積面４３ａが空気の流出面になる。このため、仮に、蓄積制御と供給制御とが短周期で交互に行われたとしても、吸着部４３を、蓄積面側が高濃度部分４３ｃであり、供給面側が低濃度部分４３ｄである状態に維持することが可能となる。これにより、供給制御の際、吸着部４３の蓄積面４３ａから流出する二酸化炭素の濃度の変動を、抑制するこが可能となる。したがって、安定した濃度で二酸化炭素を供給することが可能となる。

（２）また、制御流路７６の蓄積区間７６ａには、蓄積面センサ４５が配置される。蓄積面センサ４５により、各吸着部材４１の吸着部４３の蓄積面４３ａに流入する排ガス、及び、該蓄積面４３ａから流出する空気に含まれる二酸化炭素の濃度が検出される。また、制御流路７６の供給区間７６ｄには、供給面センサ４６が配置される。供給面センサ４６により、各吸着部材４１の吸着部４３の供給面４３ｂに流入する空気、及び、該供給面４３ｂから流出する排ガスに含まれる二酸化炭素の濃度が検出される。このため、蓄積面センサ４５及び供給面センサ４６による検出結果に基づき、蓄積部４０における４つの吸着部材４１における二酸化炭素の蓄積量を推定することが可能となる。

（３）また、４つの吸着部材４１における各々の吸着部４３は、細長い形状を有している。そして、吸着部４３の両端に、それぞれ、蓄積面４３ａ及び供給面４３ｂが設けられている。このため、これらの吸着部に好適に二酸化炭素を蓄積することが可能となる。また、吸着部に蓄積された二酸化炭素を、好適に外部に流出させることが可能となる。

（４）また、蓄積部４０は、４つの吸着部材４１を有する。各吸着部材４１には、吸着材の集合体である吸着部４３が設けられている。そして、蓄積制御の際には、蓄積区間７６ａ及び蓄積分岐区間７６ｂを介して、各吸着部４３の蓄積面４３ａに排ガスが流入する。また、供給制御の際には、供給区間７６ｄ及び供給分岐区間７６ｃを介して、各吸着部４３の供給面４３ｂに空気が流入する。各吸着部４３を通過した空気は、蓄積分岐区間７６ｂにて合流する。そして、該空気は、蓄積区間７６ａを介して室内に流入する。このため、蓄積部４０に、より多くの二酸化炭素を蓄積することが可能となる。

［他の実施形態］
（１）本実施形態における継ぎ足し処理の開始条件は、蓄積部４０における二酸化炭素の蓄積量が開始閾値以上となるという条件である。しかしながら、例えば、開始条件とは、加温期間における蓄積制御の継続時間が、予め定められた開始閾値に達するという条件であっても良い。また、例えば、開始条件とは、予め定められた開始時刻が到来するという条件であっても良い。つまり、蓄積制御が一定時間にわたって行われた場合には、二酸化炭素の蓄積量が予め定められた水準に達したとみなされても良い。

なお、開始閾値又は開始時刻は、例えば、ユーザにより設定されたものであっても良い。また、例えば、二酸化炭素供給装置１は、ネットワークを介して外部から夜明けの時刻を取得し、該夜明けの時刻に基づき、開始閾値又は開始時刻を定めても良い。また、例えば、二酸化炭素供給装置１は、現在の月日等に基づき夜明けの時刻を予測し、予測結果に基づき、開始閾値又は開始時刻を定めても良い。

また、開始条件とは、例えば、二酸化炭素供給装置１が、操作部を介して、ユーザから予め定められた開始操作を受け付けるという条件であっても良い。なお、操作部とは、例えば、二酸化炭素供給装置１に設けられたスイッチ等であっても良い。また、操作部とは、例えば、自装置が受け付けた操作の内容を、有線通信又は無線通信により二酸化炭素供給装置１に通知する操作端末であっても良い。より詳しくは、操作端末とは、例えば、リモコン、スマートフォン等の携帯端末、又は、ＰＣ等であっても良い。

また、開始条件とは、温室２の外部環境に基づく条件であっても良い。つまり、外部環境に基づき、夜が明けた、又は、夜明けが近づいたと推定される場合に、開始条件が充足されたとみなされても良い。具体的には、例えば、センサにより検出された温度及び／又は照度が予め定められた閾値に達した場合には、開始条件が充足されたとみなされても良い。

なお、このような開始条件を用いる場合には、蓄積部４０には、蓄積面センサ４５及び供給面センサ４６が設けられていなくても良い。
また、継ぎ足し処理において、蓄積制御を供給制御に切り替える供給切替条件は、二酸化炭素の蓄積量が供給閾値以上となるという条件である。しかしながら、例えば、実行中の蓄積制御の開始時からの経過時間が、予め定められた供給切替閾値以上になるという条件を、供給切替条件としても良い。同様に、継ぎ足し処理において、供給制御を蓄積制御に切り替える蓄積切替条件は、二酸化炭素の蓄積量が蓄積閾値未満となるという条件である。しかしながら、例えば、実行中の供給制御の開始時からの経過時間が、予め定められた蓄積切替閾値以上になるという条件を、蓄積切替条件としても良い。

（２）本実施形態では、流路制御部１０は、供給制御において、第１室内バルブ６４を開放又は閉鎖する。これにより、供給制御の種類が定められる。しかしながら、流路制御部１０は、供給制御において、第１室内バルブ６４の開度を３段階以上で調整しても良い。そして、流路制御部１０は、継ぎ足し処理において供給制御を行う際、第１室内バルブ６４の開度を予め定められた閾値未満に設定しても良い。つまり、継ぎ足し処理での供給制御にて蓄積部４０を通過する空気の量を、予め定められた水準よりも多くしても良い。このような場合であっても、継ぎ足し処理での供給制御において、蓄積部４０に蓄積された二酸化炭素を迅速に流出させることが可能となる。

（３）本実施形態では、蓄積部４０の吸着部材４１の容器４２及び容器４２内部の配置領域は、直線状に伸びる細長い形状となっている。そして、配置領域に配される吸着部４３は、配置領域と同様の形状を有する。しかしながら、例えば、配置領域及び吸着部４３は、湾曲又は屈曲した細長い形状を有していても良い。そして、本実施形態と同様、吸着部４３の一端を蓄積面とし、他端を供給面としても良い。また、配置領域及び吸着部４３は、細長い形状に限らず、様々な形状とすることができる。なお、このような場合において、例えば、吸着部４３の外面における対面する２つの領域を、それぞれ、蓄積面及び供給面としても良い。

［特許請求の範囲との対応］
本実施形態の二酸化炭素供給装置１における流路制御部１０、ブロア３０、及び、バルブ６０〜６５が、制御部の一例に相当する。また、蓄積分岐区間７６ｂが、供給合流区間の一例に相当する。

Claims (4)

1. 植物を栽培する温室を加温するための燃焼にて生じた排ガスに含まれる二酸化炭素を蓄積する二酸化炭素供給装置であって、
   前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸着させることで、二酸化炭素を蓄積する少なくとも１つの吸着部と、
   前記排ガスを前記少なくとも１つの吸着部に誘導する蓄積流路と、
   空気を前記少なくとも１つの吸着部に誘導すると共に、該吸着部を通過した前記空気を前記温室に誘導する供給流路と、
   前記排ガス及び前記空気の流れを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記加温により生じた前記排ガスを、前記蓄積流路を介して前記少なくとも１つの吸着部を通過させることで、該排ガスに含まれる二酸化炭素を該吸着部に吸着させ、
   前記空気を、前記供給流路を介して前記少なくとも１つの吸着部を通過させた後、前記温室に流入させることで、該吸着部に吸着している二酸化炭素を該空気に流出させて前記温室に供給し、
   前記少なくとも１つの吸着部は、その外面に蓄積面と供給面とを有し、
   前記少なくとも１つの吸着部を通過する前記排ガスは、前記蓄積面を介して該吸着部の内部に流入した後、前記供給面を介して該吸着部の外部に流出し、
   前記少なくとも１つの吸着部を通過する前記空気は、前記供給面を介して該吸着部の内部に流入した後、前記蓄積面を介して該吸着部の外部に流出する
   二酸化炭素供給装置。
2. 請求項１に記載の二酸化炭素供給装置において、
   前記二酸化炭素供給装置は、
   前記蓄積面を介して前記少なくとも１つの吸着部に流入する前記排ガス、及び、前記蓄積面を介して該吸着部から流出する前記空気に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する蓄積面センサと、
   前記供給面を介して前記少なくとも１つの吸着部から流出する前記排ガス、及び、前記供給面を介して該吸着部に流入する前記空気に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する供給面センサと、
   をさらに備える二酸化炭素供給装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の二酸化炭素供給装置において、
   前記少なくとも１つの吸着部は、細長い形状を有し、外面における当該吸着部の両端をなす部分に、それぞれ、前記蓄積面と前記供給面とが設けられている
   二酸化炭素供給装置。
4. 請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の二酸化炭素供給装置において、
   前記二酸化炭素供給装置は、前記少なくとも１つの吸着部として、複数の吸着部を備え、
   前記蓄積流路は、当該蓄積流路により誘導される前記排ガスを、前記複数の吸着部の各々における前記蓄積面に誘導するように分岐させる蓄積分岐区間を有し、
   前記供給流路は、
   当該供給流路により誘導される前記空気を、前記複数の吸着部の各々における前記供給面に誘導するように分岐させる供給分岐区間と、
   前記複数の吸着部の各々における前記蓄積面を介して流出した前記空気を、前記温室に誘導するために合流させる供給合流区間と、を有し、
   前記制御部は、
   前記加温により生じた前記排ガスを、前記蓄積流路を介して前記複数の吸着部の各々を通過させ、該排ガスに含まれる二酸化炭素をこれらの吸着部に吸着させ、
   前記空気を、前記供給流路を介して、前記複数の吸着部の各々を通過させた後、前記温室に流入させることで、これらの吸着部に吸着している二酸化炭素を前記温室に供給する
   二酸化炭素供給装置。
   

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